CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Tổng quan Ngày nay, có thể thấy lĩnh vực kỹ thuật nói chung và ngành công nghệ ô tô nói riêng vẫn đang giữ cho mình một sức nóng trong nền kinh tế của nước Việt Nam ta. Khi mà đất nước ta vẫn còn đang trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa mà chủ chốt là phát triển ngành nghề liên quan đến kỹ thuật. Nhận thấy được điều đó, các trường đại học tại Việt Nam đang ngày càng mở rộng thêm các ngành nghề thuộc lĩnh vực này.
Mà một trong những ngành học đang dẫn đầu xu thế và vẫn ngày càng phát triển hơn đó chính là ngành Công nghệ Kỹ thuật ô tô. Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh tự hào khi là một trong những trường có khả năng đào tạo và giảng dạy ngành Công nghệ Kỹ thuật ô tô với chất lượng chuyên môn cao, ngành học kết hợp giữa lý thuyết và thực hành một cách tối ưu nhất nhằm đáp ứng được nhu cầu học tập của sinh viên trong xu hướng phát triển của đất nước ngày nay. Bên cạnh các môn học lý thuyết về ô tô thì các môn học thực hành, thực tập cũng là những yếu tố không thể thiếu trong việc đào tạo sinh viên.
Mà đối mặt với xu hướng đang dần chuyển hóa từ xe động cơ đốt trong truyền thống sang các loại xe hiện đại như xe điện, xe hybrid,.thì việc giúp cho sinh viên bắt kịp xu thế là rất quan trọng. Vì vậy, môn học Thực tập Lập trình điều khiển ô tô đã được nhà trường thêm vào chương trình đào tạo là rất cần thiết. Ở môn học này, sinh viên sẽ được học về các phần mềm lập trình cơ bản để phục vụ cho việc lập trình điều khiển ô tô. Ngoài ra, sinh viên còn được tiếp cận với các phương thức giao tiếp hiện nay được dùng trên xe ô tô nói riêng và các phương tiện thông minh hiện đại nói chung.
Việc hiểu rõ các thiết bị, cơ sở lý thuyết các hệ thống trên xe ô tô mà qua các môn học trước sinh viên đã được tiếp cận cũng sẽ được ứng dụng trong môn học này. Mà hơn hết tính quan trọng của môn học này đem lại đó chính là giúp cho sinh viên bước từng bước tới thực tế, tránh khỏi những bỡ ngỡ và nắm được kiến thức cơ bản về lập trình điều khiển ô tô. Tính cấp thiết của đề tài Sau khi học xong môn học Thực tập Lập trình điều khiển ô tô, nhóm chúng em đã nhận thấy việc biên soạn tài liệu cho môn học này là cần thiết, và để hiểu rõ hơn về các thiết bị điện của ô tô thì việc cần có các thiết bị điện để thực hành cũng không thể thiếu đối với môn học này. Chính vì vậy, với đề tài “BIÊN SOẠN TÀI LIỆU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ THỰC HÀNH CHO MÔN HỌC THỰC TẬP LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ” nhóm chúng em đã biên soạn giáo trình hoàn thiện và thiết kế, chế tạo mô hình thiết bị điện ô tô phục vụ cho nội dung thực hành của môn học Thực tập Lập trình điều khiển ô tô.
Mục tiêu của đề tài Nhằm hiểu rõ nhu cầu giảng dạy và học tập của giáo viên, sinh viên. Nhóm chúng em đặt ra những mục tiêu với đề tài này như sau: Thứ nhất, biên soạn được tài liệu giảng dạy là giáo trình. Thứ hai, có thể thông qua các phiếu thực hành mà nhóm đã biên soạn giúp cho sinh viên có thể hoàn thành môn học một cách hiệu quả nhất Thứ ba, thiết kế và chế tạo các thiết bị thực hành gắn liền với môn học cũng như là ngành học mà ở đây nhóm chúng em đã chế tạo được Mô hình các thiết bị điện ô tô. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.
Đối tượng nghiên cứu Đề tài “BIÊN SOẠN TÀI LIỆU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ THỰC HÀNH CHO MÔN HỌC THỰC TẬP LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ” được thực hiện để hướng tới các đối tượng sau: o Board mạch Arduino sử dụng vi điều khiển ATMEGA328P o Mạng giao tiếp CAN giữa các Module. o Các hệ thống điện trên xe ô tô. Phạm vi nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu về các thiết bị, một số hệ thống điện đời mới trên ô tô và viết đề cương thực hành cho chương trình đào tạo môn học Thực tập Lập trình điều khiển ô tô dành cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật ô tô. Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng các nguồn tài liệu trên Internet kết hợp với những ghi chép trong môn học, và tham khảo các đồ án kì trước về Arduino, các ngôn ngữ lập trình, mạng CAN.
Bố cục của đồ án Chương 1: Tổng quan về đề tài Chương 2: Giới thiệu phần mềm và linh kiện điện tử Chương 3: Cơ sở lý thuyết về các hệ thống trên ô tô Chương 4: Thiết kế, chế tạo mô hình các thiết bị điện ô tô Chương 5: Biên soạn giáo trình và phiếu thực hành Chương 6: Kết luận 6 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VÀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 2. Các phần mềm sử dụng 2. Phần mềm soạn thảo CodeVisionAVR CodevisionAVR là một biên dịch tương tự như C++, môi trường thân thiện và đơn giản được thiết kế để tạo chương trình cho các vi điều khiển AVR của Atmel.Chương trình có thể chạy trên các hệ điều hành 2000, XP, Vista và Windows 7 32/64 bit.Phần mềm CodeVision có bộ thư viện dành cho LCD chữ và số, giao tiếp SPI giữa 2 bo mạch , delay,… CodevisionAVR có thể tạo chương trình tự động thông qua CodeWizardAVR. Nó cho phép người dùng viết những chương trình đơn giản chỉ trong vài phút, ta còn có thể tận dụng các chức năng sẵn có trong phần mềm như: Chip reset nguồn nhận dạng Khởi tạo các cổng Output/Input Khởi tạo các ngắt ngoài (External Interrputs) Khởi tạo Timers/Counters Khởi tạo Watchdog Timer Khởi tạo USART (UART) Khởi tạo Analog Comparator Khởi tạo ADC Khởi tạo giao diện SPI Khởi tạo giao diện CAN I2C bus, cảm biến LM75, DS1621 nhiệt kế/nhiệt độ và PCF8563, PCF8583, DS1302, DS1307 khởi động tạo đồng hồ thời gian thực.
Khởi tạo module LCD Hình 2. Giao diện phần mềm Code Vision AVR 7 2. Phần mềm Arduino IDE Arduino IDE (Integrated Development Environment) là một phần mềm mã nguồn mở được sử dụng để lập trình và nạp chương trình vào các bo mạch Arduino. Nó cung cấp một giao diện đồ họa thân thiện dễ sử dụng và hỗ trợ việc viết mã Arduino một cách dễ dàng.
Dưới đây là một số thông tin tổng quan về Arduino IDE: Cú pháp dễ dàng: Arduino IDE sử dụng một ngôn ngữ lập trình dựa trên C/C++, nhưng đã được tối giản và tùy chỉnh để làm việc dễ dàng cho người mới bắt đầu. Người dùng không cần có kiến thức sâu về lập trình để bắt đầu làm việc với Arduino. Thư viện: Arduino IDE đi kèm với một bộ thư viện lớn giúp người dùng tương tác với các phần cứng và cảm biến thông qua giao diện đơn giản. Người dùng có thể sử dụng các thư viện sẵn có hoặc tự viết thư viện của riêng mình để mở rộng khả năng của bo mạch Arduino.
Hỗ trợ đa nền tảng: Arduino IDE có thể chạy trên nhiều hệ điều hành như Windows, macOS và Linux, đảm bảo sự linh hoạt cho người dùng. Nạp chương trình dễ dàng: Arduino IDE hỗ trợ việc nạp chương trình vào bo mạch Arduino một cách đơn giản thông qua cổng USB. Người dùng chỉ cần kết nối bo mạch Arduino với máy tính và nhấn nạp chương trình. Môi trường phát triển tích hợp (IDE): Arduino IDE cung cấp một môi trường phát triển tích hợp, cho phép người dùng viết mã, kiểm tra và gỡ lỗi chương trình.
Người dùng có thể xem thông báo lỗi, theo dõi dữ liệu từ các cảm biến và kiểm tra hoạt động của chương trình một cách dễ dàng. Cộng đồng lớn: Arduino IDE được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới và có một cộng đồng lớn. Người dùng có thể tìm kiếm và chia sẻ mã nguồn, tài liệu và kinh nghiệm với cộng đồng để học hỏi và giải quyết các vấn đề. Arduino IDE là một công cụ mạnh mẽ và dễ sử dụng cho việc phát triển ứng dụng IoT (Internet of Things), điều khiển các thiết bị và xây dựng các dự án sáng tạo sử dụng bo mạch Arduino.
Giao diện phần mềm Arduino IDE 2. Phần mềm Protues ISIS (Intelligent Schematic Input System) Phần mềm Protues ISIS hay còn được biết đến là phần mềm dùng để mô phỏng, thiết kế các mạch điện tử hoặc viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều khiển thông dụng. Các tính năng thường dùng của Protues ISIS: Vẽ sơ đồ nguyên lý: Để vẽ được các sơ đồ mạch điện tử trên Protues chúng ta có thể vào thư viện và tìm tất cả các linh kiện cần thiết, sau đó nối chúng lại với nhau để trở thành một mạch điện hoàn chỉnh. Mô phỏng: Khả năng Protues được ứng dụng nhiều nhất có lẽ phải nói đến chính là mô phỏng và phân tích các kết quả từ các mạch nguyên lý.
Nhờ có Protues mà việc thiết kế mạch để mô phỏng đúng hay sai trước khi thi công đã trở nên dễ dàng. Ngoài thư viện linh kiện rộng lớn, đáp ứng được tiêu chí người dùng thì Protues ISIS còn cung cấp cho người dùng các công cụ phục vụ cho việc phân tích mạch có độ chính xác khá cao như ampe kế đo dòng điện, vôn kế đo điện áp, obsiliscope,. Thiết kế mạch in PCB: Đây là một tính năng dễ sử dụng dối với người dùng Protues ISIS. Protues ISIS có thể đáp ứng được việc tự tạo bản thiết kế hoặc người dùng cũng có thể tự mình thiết kế.
Để tạo một bản thiết kế, người dùng chỉ cần đặt những chi tiết vào sơ đồ sau đó vẽ đường mạch điện nối các chi tiết đó lại với nhau. Phần mềm có thể tự động phát hiện lỗi. Ngoài ra, người dùng cũng có thể đặt các chi tiết vào vị trí tương ứng rồi cho chạy tự động thì lúc đó phần mềm sẽ đảm nhiệm 9 chúc năng tự động vẽ mạch. Tính năng xem hình 3D trong quá trình thiết kế mạch in cũng là một tính năng rất hữu ích của phần mềm này.
Giao diện phần mềm Protues ISIS 2. Sơ lược về vi điều khiển ATMega328P 2. Tổng quan về ATMega328P ATMega328P là bộ điều khiển được tích hợp rất nhiều tính năng phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau và nó còn được sử dụng trong bo mạch Arduino Uno. Vi điều khiển này được thiết kế để xử lý các bộ nhớ chương trình lớn trong từng tác vụ.